(57)【要約】      （修正有）【課題】リフローまたはフローはんだ付け方法により、ヒューズエレメントの融点がリフローまたはフローはんだ付け温度よりも低い合金型温度ヒューズを安全に実装できる方法を提供する。【解決手段】合金型温度ヒューズのフラックス４としてワックスまたは高分子化合物を含有するフラックス組成を使用し、前記合金型温度ヒューズに対しフラックス組成中のワックスまたは高分子化合物を分離しこの分離物でヒューズエレメント３とフラックス残部成分４ｂとの接触を遮断してリフローまたはフローはんだ付けではヒューズエレメントを不溶断状態に保持可能とした共役合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付けにより実装すると共に共役合金型温度ヒューズの前記分離物を溶融して前記フラックス残部成分に混和させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リフローまたはフローはんだ付け温度よりも低い動作温度の合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付け方法により実装する方法であり、合金型温度ヒューズのフラックスとしてワックスまたは高分子化合物を含有するフラックス組成を使用し、前記合金型温度ヒューズに対しフラックス組成中のワックスまたは高分子化合物を分離しこの分離物でヒューズエレメントとフラックス残部成分との接触を遮断してリフローまたはフローはんだ付けではヒューズエレメントを不溶断状態に保持可能とした共役合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付けにより実装すると共に共役合金型温度ヒューズの前記分離物を溶融して前記フラックス残部成分に混和させることを特徴とする合金型温度ヒューズの実装方法。
【請求項２】
リフローまたはフローはんだ付け温度よりも低い動作温度の合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付け方法により実装する方法であり、前記合金型温度ヒューズに対しリフローまたはフローはんだ付け温度で開放される隔壁を設けてリフローまたはフローはんだ付けではヒューズエレメントを不溶断状態に保持可能とした共役合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付けにより実装すると共に共役合金型温度ヒューズの前記隔壁を開放させて前記フラックスをヒューズエレメントに接触させることを特徴とする合金型温度ヒューズの実装方法。
【請求項３】
リフローまたはフローはんだ付け温度よりも低い動作温度の合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付け方法により実装する方法であり、リフローまたはフローはんだ付けではヒューズエレメントを不溶断状態に保持可能とするようにフラックスの作用を遅延させるようにした共役合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付けにより実装すると共にリフローまたはフローはんだ付けによりフラックスの遅延を熱的に解除することを特徴とする合金型温度ヒューズの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付け法により回路板に実装する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を回路板に実装するのに、リフローまたはフローはんだ付け方法が使用されている。
フローはんだ付け方法では、回路板のスルホールに電子部品のリード線を挿入支持し、フラックスを塗布したのち、はんだ浴の噴流に接触させ、次で冷却しており、はんだ浴温度をはんだの液相線温度より３０℃〜８０℃高い温度に設定し、はんだ浴との接触時間を数秒としている。
リフローはんだ付け方法では、電子部品を回路板にクリームはんだにより支持し、加熱炉を通過させてクリームはんだを溶融し、ついで冷却しており、加熱炉通過中２００℃〜２４０℃に加熱される時間帯は３０秒〜５０秒である。
【０００３】
サーモプロテクタである合金型温度ヒューズは、ヒューズエレメント（可溶合金片）にフラックスを被覆し、ケースや樹脂でパッケージした構成であり、保護しようとする回路部品の発生熱でヒューズエレメントが溶融されて溶融フラックスとの共存下、その溶融ヒューズエレメントが球状化分断され、その分断で回路部品への給電が遮断され回路部品の異常過熱乃至は火災が未然に防止される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
合金型温度ヒューズの動作温度若しくはヒューズエレメントの融点は、保護しようとする回路部品の耐熱性により異なるが、前記したリフローまたはフローはんだ付け温度よりも低温である。従って、合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付け方法により回路版にはんだ付けしようとしても、ヒューズエレメントが溶断してしまい、その実装は不可である。
而して、リフローまたはフローはんだ付け以外の電子部品をリフローまたはフローはんだ付け方法により回路板に実装し、この実装後に合金型温度ヒューズをはんだゴテで後付けしている。しかしながら、作業工程や能率上の不利が避けられない。
【０００５】
そこで本出願人においては、ヒューズエレメントにリフローまたはフローはんだ付け温度よりも高い融点のヒューズエレメントを使用した合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付け方法により回路板に実装し、回路板の課電使用中、ヒューズエレメント自体の通電発熱またはヒューズエレメント近傍に配設した抵抗体の通電発熱による加熱でヒューズエレメントに温度バイアスをかけて合金型温度ヒューズを所定の動作温度で動作させる方法を提案した。（特許文献１）
【特許文献１】特許第３６１４８９４号公報
【０００６】
しかしながら、この方法では、ヒューズエレメントに温度バイアスをかけるための電力が必要であり、コストアップが避けられない。
【０００７】
本発明の目的は、リフローまたはフローはんだ付け方法により、ヒューズエレメントの融点がリフローまたはフローはんだ付け温度よりも低い合金型温度ヒューズを安全に実装できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る合金型温度ヒューズの実装方法は、リフローまたはフローはんだ付け温度よりも低い動作温度の合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付け方法により実装する方法であり、合金型温度ヒューズのフラックスとしてワックスまたは高分子化合物を含有するフラックス組成を使用し、前記合金型温度ヒューズに対しフラックス組成中のワックスまたは高分子化合物を分離しこの分離物でヒューズエレメントとフラックス残部成分との接触を遮断してリフローまたはフローはんだ付けではヒューズエレメントを不溶断状態に保持可能とした共役合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付けにより実装すると共に共役合金型温度ヒューズの前記分離物を溶融して前記フラックス残部成分に混和させることを特徴とする。
請求項２に係る合金型温度ヒューズの実装方法は、リフローまたはフローはんだ付け温度よりも低い動作温度の合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付け方法により実装する方法であり、前記合金型温度ヒューズに対しリフローまたはフローはんだ付け温度で開放される隔壁を設けてリフローまたはフローはんだ付けではヒューズエレメントを不溶断状態に保持可能とした共役合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付けにより実装すると共に共役合金型温度ヒューズの前記隔壁を開放させて前記フラックスをヒューズエレメントに接触させることを特徴とする。
請求項３に係る合金型温度ヒューズの実装方法は、リフローまたはフローはんだ付け温度よりも低い動作温度の合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付け方法により実装する方法であり、リフローまたはフローはんだ付けではヒューズエレメントを不溶断状態に保持可能とするようにフラックスの作用を遅延させるようにした共役合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付けにより実装すると共にリフローまたはフローはんだ付けによりフラックスの遅延を熱的に解除することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
リフローまたはフローはんだ付け中、ワックスまたは高分子化合物が溶融されるが、活性剤を含有する残部成分とヒューズエレメントとの接触がこの溶融ワックスまたは高分子化合物で阻止されているから、ヒューズエレメントは溶融されていても表面張力が大きいために球状化分断されない。
リフローまたはフローはんだ付け末期では、前記溶融ワックスまたは高分子化合物と溶融残部成分とが混和され、溶融ヒューズエレメントが混和物中の活性剤と接触するに至るが、この接触下での溶融ヒューズエレメントの球状化分断には数秒乃至は十数秒必要であり、この数秒乃至は十数秒の経過前にリフローまたはフローはんだ付けが終結されて溶融ヒューズエレメントが冷却凝固される。
このようにして回路板に実装された合金型温度ヒューズにおいては、活性剤を含有する残部成分とワックスまたは高分子化合物とが混和されて凝固された状態にあり、この凝固物が本来のフラックスになるから、実装後は本来の合金型温度ヒューズとして機能させて合金型温度ヒューズと同一の回路板に実装した電子部品を通常通りに保護できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明において使用する共役合金型温度ヒューズの一例を示す断面図である。
図１において、１は絶縁基板、例えばセラミックス板であり、両端部の内外表面に膜状電極２，２を設け、これらの膜状電極間がビアホール２１で連通されている。３は基板表面の電極間に接続したヒューズエレメントとしての可溶合金片である。４ａ及び４ｂは混和されてフラックスとなるワックスまたは高分子化合物及び活性剤を含有する残部成分であり、ワックスまたは高分子化合物４ａがヒューズエレメント３を包囲し、活性剤を含有する残部成分４ｂとヒューズエレメント３との接触がこのワックスまたは高分子化合物４ａにより阻止されている。
この活性剤を含有する残部成分４ｂのみでは、活性が強過ぎ、ヒューズエレメント金属とのケン化反応でヒューズエレメントに接する界面が化学的に安定化されてヒューズエレメントの酸化膜の溶解や濡れ促進が有効に行われない。ワックスまたは高分子化合物４ａのみでは、活性が実質的になく酸化膜の溶解が有効に行われない。これら両者４ａ，４ｂの混和により有効な酸化膜の溶解除去及び濡れ促進が行われ得る。
図１において、５はキャップ、例えばセラミックスキャップ、５１は封止樹脂である。
【００１１】
前記のワックスまたは高分子化合物４ａとしては、カルバナワックス、木ろう、パラフィンワックス、マイクロクリスタンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等を例示できる。
残部成分４ｂとしては、ロジン及び／またはその誘導体と活性剤との混和物を挙げることができ、活性剤としては、アジピン酸、コハク酸、スペリン酸、アゼライニ酸、セバシン酸、ステアリン酸等の有機カルボン酸、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン酸等のハロゲン化水素酸塩を列挙できる。
【００１２】
通常の合金型温度ヒューズにおいては、外部温度の上昇によりヒューズエレメントが融点に達して溶融され、溶融合金表面の酸化膜がフラックスの活性で溶解されると共に溶融フラックスによる溶融ヒューズエレメントの表面張力の減少で濡れが促進されて球状化が進行され、球状化分断によって通電が遮断され、その通電遮断による温度降下で分断溶融合金が凝固されて通電遮断が完結される。
しかしながら、前記の共役合金型温度ヒューズでは、ヒューズエレメント３の融点よりも高温のリフローまたはフローはんだ付け温度（２２０℃〜２４０℃）にまで加熱されてヒューズエレメント３が溶融されても、活性剤を含有する残部成分４ｂから溶融ヒューズエレメントが溶融ワックスまたは高分子化合物４ａで接触遮断されるから、球状化分断速度が極めて遅い。
前記共役合金型温度ヒューズをリフローまたはフローはんだ付け温度で加熱した場合に球状化分断が行われるまでの経過を考察する。図２は球状化進行度を示す図である。
図２において、まず、リフローまたはフローはんだ付けの開始によりヒューズエレメントの温度が上昇されてヒューズエレメントが融点に達して溶融され、その溶融時点が球状化開始点ｔ０となる。その時点は十数秒である。ヒューズエレメント３が溶融されても、活性剤を含有する残部成分４ｂが溶融ヒューズエレメントから溶融ワックスまたは高分子化合物で接触遮断されるから、溶融ヒューズエレメントの球状化速度は極めて遅い。この溶融ワックスまたは高分子化合物と溶融残部成分との混和が進むとフラックス性能（酸化膜溶解と濡れ促進）が次第に増して球状化速度が徐々にアップされ、時点ｔ１で両者の混和が完了され、この混和の完了で本来のフラックス機能が発現されて球状化速度が急速にアップされて時点ｔ２で球状化分断が行われる。
図２において、活性剤を含有する残部成分とワックスまたは高分子化合物との混和が完了する時点ｔ１と球状化分断が行われる時点ｔ２との間の時点ｔｘでリフローまたはフローはんだ付けが終了するとすれば、この時点ｔｘを経過するにつれてヒューズエレメントの温度が降下され、時点ｔｙで固相線温度に達してそれまで溶融されていたヒューズエレメントが凝固される、すなわち球状化が停止される。
加熱が停止された時点、すなわちリフローまたはフローはんだ付けが終了した時点ｔｘの後、溶融ヒューズエレメントが固相線温度にまで冷却されるのに要する時間、すなわちリフローまたはフローはんだ付け温度の略２４０℃から例えば１７０℃（合金型温度ヒューズの動作温度１７０℃の場合）に降下するのに要する時間（時点ｔｙと時点ｔｘとの間の時間）は通常１０秒以内であり、合金型温度ヒューズの溶断に要する時間（時点ｔ２と時点ｔｘとの間の時間）よりも短く、ヒューズエレメントの球状化分断が発生することなく溶融ヒューズエレメントが凝固される。この段階での温度ヒューズにおいては、活性剤を含有する残部成分とワックスまたは高分子化合物とが混和され、かつヒューズエレメントが未分断の状態であるから、以後、正規の合金型温度ヒューズとして機能し得る。
図１におけるワックスまたは高分子化合物４ａの厚みを厚くすることにより、図２において、活性剤を含有する残部成分とワックスまたは高分子化合物との混和が完結する時点ｔ１’をリフローまたはフローはんだ付けが終了する時点ｔｘに近づけることができ、かつ、これに伴いヒューズエレメントの球状化分断時点ｔ２をｔ２’で示すように遠のかせることができ（一点鎖線で示す）、活性剤を含有する残部成分とワックスまたは高分子化合物との混和が完結する時点ｔ１での球状化進行度をＳ２’のように小さくでき（Ｓ２からＳ２’に低下できる）、リフローまたはフローはんだ付け終了時点ｔｘ後の溶融ヒューズエレメントの固相線温度への降下中に溶融ヒューズエレメントが球状化分断するのをよく回避できる。
【００１３】
このようにして球状化分断しなかった図１の共役合金型温度ヒューズは、前記した通り、活性剤を含有する残部成分とワックスまたは高分子化合物とが混和され、かつヒューズエレメントが未分断の状態であるから、正規の合金型温度ヒューズとして機能し得る。
従って、リフローまたはフローはんだ付け方法により、ヒューズエレメントの融点がリフローまたはフローはんだ付け温度よりも低い合金型温度ヒューズを回路板に実装可能である。
【００１４】
上記共役合金型温度ヒューズでは、ロジン及び／またはその誘導体と活性剤との混和物を残部成分とし、この残部成分とワックスまたは高分子化合物との混和物をフラックスとして使用しているが、図３において、通常のフラックス４とヒューズエレメント３との間をリフローまたはフローはんだ付けの終了直前にそれまでの熱履歴で開放される隔壁３４で遮断し、リフローまたはフローはんだ付けの終了直前で隔壁３４を開放させてフラックス４をヒューズエレメント３に接触させることもできる。この隔壁３４には形状記憶樹脂体や形状記憶合金を使用できる。
【００１５】
また、フラックスをマイクロカプセル化し、リフローまたはフローはんだ付けの終了直前にカプセルをそれまでの熱履歴で開放させるようにすることもできる。
【００１６】
前記では、ロジン及び／またはその誘導体と活性剤との混和物を残部成分とし、この残部成分とワックスまたは高分子化合物との混和物をフラックスとしているが、活性剤を残部成分とし、この残部成分とワックスまたは高分子化合物との混和物をフラックスとすることもできる。
また、前記の実施例では、フラックスをマイクロカプセル化し、リフローまたはフローはんだ付けの終了直前にカプセルをそれまでの熱履歴で開放させるようにしているが、フラックス中の活性剤を加熱反応により生じる２成分をマイクロカプセル化し、リフローまたはフローはんだ付けの終了直前にカプセルをそれまでの熱履歴で開放させて活性剤を生成させたり、または、同２成分を分離させておき、リフローまたはフローはんだ付けの終了直前に両者を混和させて活性剤を生成させたりすることも可能である。
【実施例１】
【００１７】
図１に示す共役合金型温度ヒューズを使用した。ヒューズエレメントに融点１７０℃、外径６００μｍの鉛フリー線材を使用し、フラックス組成には、ワックスまたは高分子化合物としてのパラフィン４０重量％、残部成分としてのロジン５９重量％とシクロヘキシルアミンハロゲン化水素酸塩１重量％との混和物を使用した。
この共役合金型温度ヒューズをクリームはんだを用い、１５０℃以上の１００秒加熱中ピーク温度２００℃〜２３５℃の時間帯を４０秒として回路板に共役合金型温度ヒューズをはんだ付けした。
このはんだ付け後、温度ヒューズのヒューズエレメントが未溶断であることを確認し、確認後、温度ヒューズを１７０℃のシリコンオイルバスに浸漬して動作性を試験したところ、浸漬後１５秒以内で溶断動作した（試料数２０個）。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明において使用する共役合金型温度ヒューズを示す図面である。
【図２】前記共役合金型温度ヒューズのヒューズエレメントの球状化進行状態を示す図面である。
【図３】本発明において使用する共役合金型温度ヒューズの別例を示す図面である。
【符号の説明】
【００１９】
１            基板
２            電極
３            ヒューズエレメント
４            フラックス
３４          隔壁
４ａ          ワックス若しくは高分子化合物
４ｂ          活性剤を含有する残部成分
【図１】
2006269209.tif 000003
【図２】
2006269209.tif 000004
【図３】
2006269209.tif 000005